[发明专利]一种低温共烧陶瓷基板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子基板复合材料技术领域，特别是提供了一种低温共烧陶瓷基板材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪，随着军用电子整机，通讯类电子产品及消费类电子产品迅速向短、小、轻、薄方向发展，手机、PDA、MP3、笔记本电脑等终端系统的功能愈来愈多，体积愈来愈小，电路组装密度愈来愈高。若能将部分无源元件集成到基板中，则不仅有利于系统的小型化，提高电路的组装密度，还有利于提高系统的可靠性。目前，众多专家及工程技术界都认为，实现整机或系统集成的最佳方式是采用多芯片组件(MCM)技术，而多层片式元件(包括片式微波介质谐振器、滤波器、微波介质天线及具有优良高频使用性能的片式陶瓷电容器等)是实现这一目的的有效途径。微波元器件的片式化，需要微波介质材料能与高电导率的金属电极如Pt、Pd、Au、Cu、Ag等共烧。从经济性和环境角度考虑，使用熔点较低的Ag(961℃)或Cu(1064℃)等金属作为电极材料最为理想。因此，要求微波介质陶瓷材料具有低烧结温度，与Ag或Cu共烧(孙慧萍.LTCC低介高频微波介质材料[硕士学位论文].杭州：浙江大学材料与化学工程学院，2004.)。

低温共烧陶瓷技术(Low temperature co-fired ceramics，简写LTCC)是于1982年休斯公司开发的新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件(王悦辉，周济，崔学民，等.低温共烧陶瓷(LTCC)技术在材料学上的进展.无机材料学报，2006，21(02)：267～276.)。

低介电常数微波介质材料因其微波介电性能好，高频损耗小，适合巴仑、滤波器、天线、模块等高频片式元器件的设计和制造，开始受到人们的普遍关注。对于低介电常数LTCC材料的研究，目前主要集中在LTCC基板材料的应用上。对微波电路来说，LTCC基板材料应具有低介电损耗、低介电常数以及高的绝缘电阻和介电强度。对于基板材料来说，必须降低基板材料的ε_r，研发介电常数小于10，甚至更低的LTCC基板材料以满足高频和高速的要求是LTCC材料如何适应高频应用的一个挑战(黄勇.LTCC玻璃陶瓷基板材料的研究[硕士学位论文].成都：电子科技大学材料系，2005.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温共烧陶瓷基板材料，该材料具有烧结温度范围宽、性能高的特点；本发明还提供了该项低温共烧陶瓷基板材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低。

本发明的低温共烧陶瓷基板材料，其特征在于，该陶瓷基板材料包括基质材料和陶瓷相，其中，基质材料的质量百分比为45％～80％，余量为陶瓷相，陶瓷相采用α-Al₂O₃；

基质材料为ZnO、B₂O₃和Al₂O₃构成的ZnO-B₂O₃-Al₂O₃玻璃，各组分在基质材料中的摩尔百分比为：

氧化锌(ZnO)     30～70％

氧化硼(B₂O₃)    30～65％

氧化铝(Al₂O₃)   0～10％。

上述低温共烧陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下述步骤：

第1步制备ZnO-B₂O₃-Al₂O₃玻璃粉体，其过程为：

(1.1)将ZnO、H₃BO₃和Al₂O₃按比例混合均匀；

(1.2)将上述混合后的材料放入高温炉中，从室温以1～5℃/分钟升温至300～350℃，再以3～8℃/分钟升温至1100～1350℃，保温1～2小时，然后将玻璃液水淬，得到玻璃碎末；